Транзисторы всего в один атом толщиной и менее чем в 50 атомов шириной открывают возможности для создания нового вида компьютерных чипов, которые компактнее и быстрее кремниевых. В отличие от кремния, графен стабилен и проводит электрический ток при толщине всего несколько нанометров – прочные связи между атомами углерода удерживают структуру даже при комнатной температуре, когда кремний окисляется и разлагается.
Пользуясь этими преимуществами графена, группа из Манчестера создала транзисторы, в которых две узкие полоски графена (по сути, электрические проводники) окружают центральную «квантовую точку» — берьер, управляющий потоком электронов, который в данном случае тоже изготовлен из графена. Такие транзисторы можно использовать для точного управления электрическим током при комнатной температуре.
Графеновые транзисторы уже получали в Калифорнийском университете в Беркли и в компании AMO в Аахене (Германия). Однако исследователи из Манчестера утверждают, что эти транзисторы — основанные на идеях, которые они сами же предложили при открытии графена три года назад, — были «текущими»: ток продолжал протекать через них даже тогда, когда транзистор должен быть закрытым.
По словам другого члена манчестерской группы, Леонида Пономаренко, для создания новых транзисторов ученым пришлось попотеть: «Сегодня нет технологии, позволяющей точно вырезать отдельные элементы нанометрового размера. Мы сужали полоски графена до ширины в несколько нанометров, опираясь исключительно на случай».
Графен проводит электрический ток с минимальным сопротивлением, а его жесткость
позволяет применять этот материал для получения легких и прочных композитов на основе полимеров. Но самым удивительным является одно из простейших свойств графена — он образует идеально плоские листы. Теоретически флуктуации температуры должны приводить к тому, что любой совершенный двухмерный кристалл будет выбиваться из плоскости с энергией вибрации, достаточной для разрыва связей. Ученые подозревали, что графен проявляет свойства стабильности и идеальной плоскости только тогда, когда закреплен на подложке.
Однако в вышедшем на этой неделе номере журнала Nature Эндрю Гейм и его коллеги высказали предположение, что плоский лист на самом деле рифленый; мелкие складки кристаллов графена делают листы трехмерными. Это позволяет добавить в растущий перечень потенциальных приложений графена фильтры из тонких мембран с ячейками атомарного размера.
Но самые замечательные приложения нового материала относятся к области электроники, утверждает профессор Гейм. По его словам, из всех предполагаемых заменителей кремния «только у графена есть реальный шанс».
